هدایت مسیر یک پهپاد دوپره با قابلیت تغییر زاویه تیلت با اجتناب از برخورد به موانع

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی هوافضا گروه دینامیک پرواز و کنترل، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 کارشناسی هوافضا، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

doi
10.22034/joae.2025.470256.1245
چکیده

در این پژوهش، به ایجاد مسیر برای یک پهپاد دوپره با قابلیت تغییر زاویه تیلت برمبنای الگوریتم درخت تصادفی اکتشافی سریع پرداخته شده‌است. به این‌منظور، ابتدا معادلات شش‌درجه‌آزادی حاکم بر حرکت دوپره با استخراج نیروها و گشتاورهای خارجی به کمک روابط نیوتن-اویلر استخراج شده‌است. سپس، به‌منظور ردیابی مسیر طراحی‌شده و تضمین پایداری سیستم حلقه بسته، کنترل‌کننده بهینه تنظیم‌کننده مربعی خطی با اعمال چهار ورودی کنترلی شامل سرعت‌زاویه‌ای دو روتور و نیز زوایای تیلت به منظور کنترل زوایای اویلر و نیز ارتفاع طراحی شده‌است. از آنجا که، کنترل‌کننده پیشنهادی به تمام متغیرهای حالت پرنده نیاز دارد؛ لذا سیستم تعیین وضعیت و سمت به‌منظور تخمین زوایای رول، پیچ و یاو پرنده پیاده‌سازی می‌شود. در گام بعد، الگوریتم درخت تصادفی اکتشافی سریع در حضور موانع به‌منظور مسیریابی بهینه به کار گرفته شده‌است. نتایج شبیه‌سازی حاکی از عملکرد مناسب ساختار پیشنهادی به منظور هدایت و کنترل پهپاد دوپره با قابلیت تغییر زاویه تیلت در حین پرواز است. همچنین، نتایج کنترل‌کننده تنظیم‌کننده مربعی خطی با ساختار تناسبی-انتگرالی-مشتقی مقایسه و تابع هزینه مربع خطا %۳۴/۶۶ بهبود یافت.